Том 120, № 9-10 (2024)

Численно исследована возможность применения формулы Марбургера для нахождения связи между мощностью пучка и расстоянием, на котором происходит нелинейный коллапс пучка с начальным гауссовым профилем интенсивности и однородной эллиптической поляризацией. Показано, что адекватного описания этой зависимости удается достичь путем подстройки параметров, входящих в эту формулу, в зависимости от степени эллиптичности эллипса поляризации падающего излучения и от механизма нелинейного оптического отклика

Для двумерной жидкости Юкавы впервые рассматриваются различные свойства кристаллических кластеров (т.е. кластеров, состоящих из частиц с 6-ю ближайшими соседями). Свойства таких кластеров рассматриваются в широком диапазоне температур, начиная с расплава. С ростом температуры наблюдается медленное падение концентрации кристаллических частиц (которые заметно превалируют в расплаве) и рост концентрации дефектов, что приводит к образованию в рассматриваемой двумерной жидкости крупных кластеров, состоящих из дефектов и к деградации крупных кристаллических кластеров. При этом в узком температурном диапазоне резко меняется их характерный размер и форма. Проводится сравнительный анализ кристаллических кластеров с кластерами, состоящих из топологических дефектов, получены их распределения по размерам и другие структурные характеристики.

В слое хирального жидкого кристалла с отрицательной диэлектрической анизотропией и толщиной d, соответствующей второй зоне Гранжана (3p0/4 < d < 5p0/4, где p0 – естественный шаг спирали), под действием планарного электрического поля происходит ориентационный переход из основного состояния, закрученного на угол 2π в топологически эквивалентное раскрученное состояние (0-состояние). Хотя 0-состояние является метастабильным и долгоживущим, оно может быть быстро переведено обратно в 2π-состояние импульсом электрического поля сравнительно малой амплитуды. Если прямой переход в 0-состояние обусловлен взаимодействием электрического поля с отрицательной диэлектрической анизотропией, то быстрый обратный переход связывается нами с флексоэлектрическим взаимодействием.

Для электронов, распространяющихся по краевым состояниям двухмерного (2D) топологического изолятора, мы изучаем рассеяние на краевых дефектах, неизбежно присутствующих в реалистичных образцах 2D топологического изолятора, в присутствии внешнего однородного магнитного поля. Магнитное поле нарушает симметрию обращения времени, разрушая топологическую защиту фермионных состояний. Независимо от формы краевой деформации и величины магнитного поля, рассеяние всегда является надбарьерным. В такой ситуации удобно воспользоваться квазиклассическим методом Покровского–Халатникова. Для широких классов аналитических профилей деформации это позволяет теоретически расчитать не только основной экспоненциальный вклад в амплитуду рассеяния, но и предэкспоненциальный множитель.

Рентгеноструктурный анализ является одним из основных методов определения строения кристаллических структур с использованием как непрерывного рентгеновского излучения, так и ультракоротких импульсов. Обычно ультракороткие импульсы применяются для наблюдения динамических процессов в атомных и молекулярных системах. В данной работе показано, что у ультракоротких импульсов может быть еще одно важное применение – это определение межплоскостного расстояния в слоях алмаза с NV-центрами, расстояние между которыми может составлять всего несколько ангстрем. Полученные результаты имеют хорошую перспективу расширения на более сложные структуры и как итог развития – это новый метод 3D томографии с ангстремным разрешением.

В работе демонстрируются преимущества метода стохастического уравнения обновления для описания статистики времени ожидания первого наблюдения периода времени фиксированной длины, в течение которого обновляемый процесс стохастических прыжков между двумя состояниями не покидает заданного состояния. Рассматриваются как марковские, так и произвольные распределения интервалов времени между прыжками. Сравнение аналитических предсказаний со случаем декоррелированного во времени процесса показывает, что корреляции могут как уменьшать, так и увеличивать соответствующее среднее время ожидания. Кроме того, сопоставляя экспоненциальные, субэкспоненциальные и модели с тяжелыми хвостами, характеризующиеся равными вероятностями наблюдения интересующего нас события, мы показываем, что более быстрое убывание плотности вероятности интервалов времени между прыжками подразумевает меньшее среднее время ожидания. Интересно, что независимо от деталей конкретной модели для рассматриваемых здесь прыжковых процессов как с дискретным, так и непрерывных временем, случайное время ожидания демонстрирует универсальность, становясь экспоненциально распределенным в пределе большой длительности ожидаемого события.

В рамках квантовой модели Раби теоретически показано, что двухуровневый атом генерирует или поглощает фотоны в условиях ультрасильной связи его с электромагнитным полем. Генерация фотонов возможна, если поле первоначально находится в вакуумном состоянии. Возможным, при определенных начальных состояниях системы атом + поле, также является поглощение фотонов в моде поля в режиме ультрасильной связи атома и поля. Если атом в начальный момент времени находится в нижнем (невозбужденном) состоянии, а поле – в вакуумном состоянии, генерация фотонов присутствует в резонансных условиях ωa ≈ ωf , ωa – частота перехода атома, а ωf - частота поля, или ξ ≡ ωa/ωf ≈ 1, в режиме ультра сильной связи. При отрицательной отстройке ξ ≪ 1, ωa ≪ ωf для динамики среднего числа фотонов hˆnit поля характерны осцилляции Раби с 0 ≤ hˆnit ≤ nmax ≫ 1 в случае ультрасильной связи для значений константы связи атома с полем ˜g ≡ |g|/ωf ∼ 1, при этом населенность возбужденного состояния атома составляет Pe(t) ≈ 0.5. В условиях большой положительной отстройки: ξ ≫ 1 генерация фотонов отсутствует: hˆni ≈ 0, а атом остается в исходном состоянии Pe(t) ≈ 0. Статистика фотонов в режиме генерации близка к хаотической: дисперсия фотонов значительно превышает уровень когерентного состояния поля (т.е. является суперпуассоновской). Поглощение фотонов поля без возбуждения атома присутствует в режиме ультра сильной связи в случае когерентного начального состояния поля (hˆn(t = 0i > 0) для определенных положительных значений отстройки. При этом поле становится субпуассоновским.

На примере изоэлектронных малоизученных соединений Fe0.92Re0.08Ga3 и Fe0.92Mn0.08Ga3 мы исследовали электрон-дефицитное замещение в перспективном термоэлектрике FeGa3 методом ядерного квадрупольного резонанса. Легирование соединений данного структурного типа помогает изучать зависимость термоэлектрических характеристик от электронной структуры и в конечном счете позволяет повысить термоэлектрическую эффективность, столь важную для практических применений. В обоих соединениях наблюдаются явные признаки формирования дополнительной акцепторной зоны внутри основной энергетической щели, определяемой замещающими атомами рения и марганца. При этом как спектры ядерного квадрупольного резонанса, так и ядерная спин-решеточная релаксация и ее температурная эволюция существенно различаются для исследуемых соединений. Мы связываем это с разной статистикой распределения замещающих атомов (преимущественное формирование гомогантелей в рений-замещенном соединении и гетерогантелей – в марганец-замещенном), обусловленной их внешними электронными оболочками.

Исследовано влияние изменения величины спинового тока на магнитную восприимчивость магнонного нановолновода, представляющего собой гетероструктуру “ферромагнетик–нормальный металл”. Основываясь на теоретической модели Ландау–Лифшица–Гильберта с токовым членом в форме Слончевского–Берже, описывающей динамику намагниченности с учетом переноса спинового момента, получены выражения для действительной и мнимой частей магнитной восприимчивости в геометрии поверхностных спиновых волн в затухающем режиме. Полученная модель хорошо аппроксимирует экспериментальные данные, демонстрирующие рост амплитуды спиновых волн, распространяющихся в гетероструктуре YIG/Pt. Показано, что усиление спинового тока приводит к росту резонансной частоты спиновых волн и величин компонент тензора магнитной восприимчивости в резонансе. Результаты работы могут быть использованы для создания волноводов спиновых волн, в которых возможно управление потерями, и высокочувствительных сенсоров магнитных полей.

На основе калориметрических измерений определена избыточная энтропия ΔS по отношению к материнскому кристаллическому состоянию для 30 металлических стекол. Показано, что значение этой величины в состоянии переохлажденной жидкости ΔSsql является универсальной характеристикой стекла, которая не зависит от его термообработки. Для тех же металлических стекол рассчитаны 6 параметров оценки стеклообразующей способности переохлажденных расплавов, часто используемых в литературе. Показано, что все 6 параметров увеличиваются с ростом ΔSsql и, таким образом, стеклообразующая способность переохлажденных расплавов увеличивается с повышением их структурной неупорядоченности. Рассмотрен возможный механизм реализации этой зависимости.

Chiral liquid crystal materials can self-organize into modulated structures with multilevel arrangement formed by curved cholesteric helixes and spatially ordered defects. We managed to prepare periodic twodimensional cholesteric domains with remarkable structure and photonic properties. They are formed due to geometrical frustration. Complex optical patterns with non-trivial dependence of the images on light polarization and on observation geometry were found and investigated in transmission and reflection. The obtained photonic structures of two-dimensional ordered confocal domains and their optical properties are a challenge both for theory and experiment.

В работе предложен метод фотоиндуцированной гипертермии патогенных грамотрицательных бактерий P. aeruginosa с использованием микропорошка Gd2O3:Yb. Предлагаемый метод гипертермии основан на возможности возбуждения лазерным излучением антистоксовой люминесценции на ионах иттербия в микропорошке оксида гадолиния, что позволяет с одной стороны осуществлять нагрев порошка до необходимой температуры, а с другой стороны проводить точный контроль температуры порошка методами удаленной люминесцентной термометрии. В работе показано, что при длительном облучении микропорошка Gd2O3:Yb наносекундным лазерным излучением на длине волны 1035 нм наблюдается изменение формы спектров антистоксовой люминесценции, ассоциированное с нагревом микропорошка в диапазоне от 27 до 63 ◦С. Применение предложенного метода фотоиндуцированной гипертермии к смеси растворов микропорошка Gd2O3:Yb и бактерий P. aeruginosa продемонстрировало уменьшение популяции бактерий на 90%.